Hallo,
Situation:
Flyback
Uin: 48 Vdc - 265 Vac
Pab: 25W
f: 80kHz
N1: 29; N2: 7
Wickelaufbau: 1.Lage N1' 15 Windungen, 2.Lage N2 3. Lage N1'' 14
Windungen
alle Drähte d = 0,5mm, wobei N2 6 Drähte parallel gewickelt sind.
Der Übertrager ist vergossen und hat ein Tü von 17-18k. Das ist erstmal
nicht viel, aber durch eine UL Forderung darf ich höchstens ein Tü von
15k (Tü +Reserve) haben. Also angestrebt wird ein Tü von <10k.
N2 wurden mit Litze gewickelt. Dass hat gerade mal 1-2k gebracht.
Was kann man noch versuchen? N2 mit Kupferband? N1 mit Litze? Wie sind
da die Erfahrungen?
Was mir noch nicht ganz klar ist, sind die Kernverluste im Bezug auf die
Schaltfrequenz. Dachte immer die Kernverluste fallen mit fallender
Frequenz. Laut Steinmetzgleichung ist das ja auch so, aber Fralla
schreibt hier was anderes:
Beitrag "Trafo für Flyback"
Ganz grob Ausgedrückt nehmen in Feriten für SNT (für 20k bis 500k) die
Verluste mit f^1.7 und B^2.6 (Flußdichthub) zu. Bei einem bestimmten
Kernvolumen gibt es daher ein Optimum der Kernverluste welches aus
Frequenz und Flußdichte (daraus resultiert eine Windungszahl und damit
Luftspalt). Diese Optimum ist je nach Ferrit Temperaturabhängig
undzusätzlich kommen bösartige Effekte wie
Proximity/Stromverdrängung(wenn der Luftspalt zu groß ist->aufteilen).
Windungszahl geht natürlich auf die Kupferverluste. Bei der reinen
Kernverlustbetrachtung, wird man manchmal verleitet mit der Frequenz
recht hoch zu gehen, beachte dass dabei aber auch die Schaltverluste
linear mitansteigen.
Gruß
Peer schrieb:> Was mir noch nicht ganz klar ist, sind die Kernverluste im Bezug auf die> Schaltfrequenz.
Jede Ummagnetisierung bringt 1x Kernverluste.
Doppelte Frequenz also doppelte Verluste.
Das Material macht den Verlust, 2cm^3 Kernvolumen bringen also doppelte
Verluste als 1cm^3 Kernvolumen (hat aber auch mehr Iberfläche, wird also
nicht doppelt so warm, sondern nur 1,irgendwas wärmer)
Wenn man jedoch halbe Frequenz mit doppelter Magnetisierungsstärke
kompensieren will, schiesst man sich ins Knie, denn steigende
Magnetisierungsstärke führt zu überproportional hohen Verlusten, kommt
man in den Bereich der Sättigung sogar zu exorbitanten Verlusten.
400mT statt 200mT bringen also mehr als doppelte Verluste.
Es gibt also eine optimale Kerngrösse, Frequenz und
Magnetisierungsstärke für die zu übertragende Leustung.
Bliss welche UL lässt nur 15 GradC Temperaturerhöhung zu, normal sind 40
GradC.
MaWin schrieb:> Bliss welche UL lässt nur 15 GradC Temperaturerhöhung zu, normal sind 40> GradC.
UL schreibt eine Maximaltemperatur vor. Mit einer maximalen
Umgebungstemperatur und einer Temperaturerhöhung im Gehäuse bleiben
besagte 15 Kelvin für den NT Übertrager übrig.
Gut, was nun?
Frequenz anheben bring also mehr Ummagnetisierungsverluste, aber auch
Ieff sinkt und damit sinkt auch Pv_cu. EMI kann aber schwieriger werden.
Frequenz senken bringt weniger Ummagnetisierungsverluste, aber auch Ieff
steigt und damit steigt auch Pv_cu. Ausserdem kann der Kern weniger
Energie übertragen.
Vielleicht muss man sich um die Proximityverluste kümmern. Aber wenn ich
das richtig verstehe ist da wenig mit rechnen (Vielleicht Simu, lohnt
aber wahrscheinlich bei 25W nicht). Aus anderen Threads gibt es den
Hinweis Kupferband zu verwenden und auch gegebenenfalls parallel zu
schalten. Erfahrungen in meiner Leistungsklasse?
Meine Meinung dazu:
-In der Mehrzahl der Fälle überwiegen Wicklungsverluste gegenüber
Kernverlusten
-Litzdraht verwenden
-möglichst gute Kopplung hinbekommen, Streuverluste werden zu einem
nicht unwesentlichen Teil in den Wicklungen verheizt.
-verschachtelte Wicklungen
-möglichst jede Lage in der vollen Breite bewickeln
-lieber weniger Windungen und dafür höher magnetisieren:
Bei 50..100KHz Taktfrequenz gehe ich meist bis 300mT
Zum Thema Verluste im Schaltreglern habe ich noch ein interessantes
Diagram im Tietze/Schenk gefunden 12. Auflage
Wahrscheinlich sind dabei aber diese Proximityverluste nicht mit
berücksichtigt, da die ja sehr vom Wickelaufbau und verwendetem Material
(Draht, Litze, Kupferblech)abhängen.
Wenn ich dem Diagram trauen darf, bin ich mit 80kHz schon relative nah
am Optimum. Würde ich jetzt auf 60kHz herunter gehen müsste ich den
nächst grösseren Kern nehmen. Wobei dann ja die Kernverluste wieder
steigen. Werde wohl nochmal primär mit Litze versuchen da dort mehr
Wicklungen drauf sind.
Bei N87 AL=151nH ?? Normal sind 1850.
> Uin: 48 Vdc - 265 Vac
Reichen nicht unserem 230V Netz entsprechende 195- 265V? Woher hast du
überhaupt diese abenteuerlichen Wickeldaten? N1 nur 29 wdgn? N2 6x
0,5mm... da reichen garantiert auch 2x 0,35 bifi bei 25W. Womit wird das
Teil angesteuert und welche Spannung sekundär?
Werner H. schrieb:> Normal sind 1850.
Aber nicht bei einem Flyback, den der braucht einen Luftspalt. Ein Blick
ins Datenblatt hilft da weiter.
Werner H. schrieb:> Reichen nicht unserem 230V Netz entsprechende 195- 265V?
Ja, 184V-265V, aber es gibt ja nicht nur das 230V Netz;-).
Werner H. schrieb:> Woher hast du> überhaupt diese abenteuerlichen Wickeldaten?
Schmidt-Walther
Werner H. schrieb:> N2 6x> 0,5mm... da reichen garantiert auch 2x 0,35 bifi bei 25W. Womit wird das> Teil angesteuert und welche Spannung sekundär?
Tragen diese Fragen zur Klärung der meinigen bei?
Werner, hast du eine Idee wie ich das Ding kühler bekomme?
Peer schrieb:> Werner, hast du eine Idee wie ich das Ding kühler bekomme?
Offensichtlich nicht. Aber auch alle anderen können nur raten, so lange
nicht mal klar ist, ob Kernverluste oder Kupferverluste dominieren.
Peer schrieb:> N2 wurden mit Litze gewickelt. Dass hat gerade mal 1-2k gebracht.
Das war dann wohl der Anteil der Verluste, der durch Skin-/Proximity-
Effekt verursacht wird. Es scheint offensichtlich noch weitere Ursachen
für Verluste zu geben.
Hallo Peer,
Mir ist noch aufgefallen, dass die Vorgabe, mit den maximal 15 K ohnehin
sehr, sehr ambitioniert ist. Der Ef25 hat einen Rth von 40 K/W, das
heißt, bei einer maximalen Erwärmung von 15 K darfst du dir maximal
0.375 W Verluste erlauben, das sind bei deiner Nennleistung von 25 W
gerade mal 1.5%. Ich glaube nicht, dass man das mit so einer
Konfiguration schafft.
Gruß
Miro
> der braucht einen Luftspalt
Logo.
> aber es gibt ja nicht nur das 230V Netz
Hatte ich ja bemerkt.
Meine Vemutung, du verwendest einen Kern mit einem Luftspalt von 0,5mm,
also von der Stange. Um ein Optimum zu erreichen, und die Verluste
kleinzuhalten sollte der L-Spalt aber genau berechnet werden. 0,5 mm
erachte ich als etwas zu groß, um die 0,25 wäre wohl besser bzw. realer.
Sollte aber genau berechnet werden. Auch die Topologie des Aufbaus fällt
hier ins Gewicht.
Vielleicht hilft dir der Link weiter?
http://www.epcos.de/blob/385696/download/4/ferrite.zip
Peer schrieb:> ... aber durch eine UL Forderung darf ich höchstens ein Tü von> 15k (Tü +Reserve) haben. Also angestrebt wird ein Tü von <10k.
Die haben doch nicht mehr alle Elektronen auf dem äußersten Orbital.
Da wird ja schon jeder Widerstand bei halber Nennleistung wesentlich
wärmer und ein µC bei maximaler Taktfrequenz sicher auch.
Sorry, war viel los heute.
Axel Schwenke schrieb:> ob Kernverluste oder Kupferverluste dominieren.
Wie ich schon schrieb, ist das Teil vergossen und damit kann ich
schlecht sagen ob der Kern, oder die Wicklung wärmer ist. Aber mit Miros
Angabe 40 K/W und Tü 18 K komme ich auf 0.45W. Für die primären
Kupferverluste habe ich ca. 0.2W berechnet. Aber ob man dass so einfach
sagen kann bezweifele ich. Denn im DB steht bei 100kHz 200mT und 100°C
ein Pv von <1.6W. bei 80kHz wären das ja 1.28W. Das ergäbe ein Tü von
51.2°C. Na, irgendwas stimmt da noch nicht.
Miro schrieb:> Mir ist noch aufgefallen, dass die Vorgabe, mit den maximal 15 K ohnehin> sehr, sehr ambitioniert ist
Ja, dass hatte ich ja auch schon geschrieben. Die 15K ergeben sich auch
aus einer Forderung für unsere Geräte, die heißt Umgebungstemperatur
max. 70°C. Wären dass nur 55°C hätte keiner ein Problem.
Miro schrieb:> Der Ef25 hat einen Rth von 40 K/W
Im Datenblatt habe ich diese Angabe nicht gefunden. Woher stammt sie?
Werner H. schrieb:> Vielleicht hilft dir der Link weiter?
Danke, den schaue ich mir morgen mal an.
Dieter Werner schrieb:> Die haben doch nicht mehr alle Elektronen auf dem äußersten Orbital.
Kommt mir manchmal auch so vor. Ist alles sehr zeitaufwendig und
nervenaufreibend.
Diese Verlustrechnungen haben bei mir noch nie gepaßt. Gerade
Sperrwandlerübertrager wurden bei mir immer wärmer als erwartet.
Und Wicklungsverluste waren da immer das größere Problem.
Gut beherrschbar sind imho LLC-Wandler: Keine Erwärmung durch
Streuverluste, insgesamt sehr verlustarme Übertrager, wesentlich
kleinere Kerne als bei Sperrwandlern. Leider nicht geeignet für weite
Eingangsspannungsbereiche.
there is no free lunch!
Die Angabe mit den 40W/K kann man auch im aktuellen Datenbuch auf Seite
168 unter den "Application Notes" finden. Nur dürfte es so sein, dass
wenn das Bauteil vergossen ist, dieser Wert nicht stimmen wird.
Das mit der Berechnung der Kernverluste ist für Sperrwandler leider
nicht sehr genau, da die Kernverlustangaben im Datenbuch mit
sinusförmiger Aussteuerung ermittelt werden, und beim Sperrwandler hat
man ja andere Kurvenformen.
Gruß
miro
